杜平萍　崔悅　侯雪松

摘要 本文簡(jiǎn)要概括了遼源地區(qū)初霜凍出現(xiàn)規(guī)律和分布特點(diǎn)，總結(jié)初霜出現(xiàn)前24 h環(huán)流形勢(shì)可分為兩槽一脊型、一槽一脊型，由新地島或新西伯利亞群島南下強(qiáng)冷空氣造成，同時(shí)給出三個(gè)短期初霜凍預(yù)報(bào)方法。

關(guān)鍵詞 初霜凍;冷空氣;環(huán)流形勢(shì);預(yù)報(bào)方法

中圖分類號(hào)：S425 文章標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095–3305（2020）06–0–02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.06.024

霜凍是吉林省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一，初霜日影響大田作物成熟，終霜日早晚對(duì)大田春播有較大影響，春季終霜出現(xiàn)時(shí)間越遲，秋季初霜出現(xiàn)越早，對(duì)作物危害越大。因此，由初、終霜決定的無(wú)霜期是廣泛用于衡量一地農(nóng)業(yè)氣候資源的指標(biāo)[1]。遼源地區(qū)地處吉林省中南部，是重要的商品糧基地，每年都會(huì)因霜凍害對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量產(chǎn)生影響。日常天氣預(yù)報(bào)工作中，一直把初、終霜預(yù)報(bào)作為春秋季預(yù)報(bào)與為農(nóng)服務(wù)的重點(diǎn)之一。尤其秋季第一場(chǎng)霜凍若來(lái)得早，會(huì)影響農(nóng)作物籽粒成熟度，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，正確作準(zhǔn)霜凍預(yù)報(bào)有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文重點(diǎn)分析研究遼源地區(qū)初霜分布規(guī)律及其發(fā)生氣象條件，找出一些預(yù)報(bào)指標(biāo)，對(duì)今后初霜預(yù)報(bào)有一定的指導(dǎo)意義。

1 遼源地區(qū)初霜分布特征

遼源地區(qū)位于吉林省中南部，地處東部長(zhǎng)白山區(qū)向西部松遼平原過(guò)渡地帶，以丘陵為主，其間有少量低山，屬低山丘陵區(qū)，總的地勢(shì)東高西低，南高北低，由東南向西北逐漸傾斜。每年9月中旬開始，遼源地區(qū)自東北向西南開始出現(xiàn)初霜（以首次日極端最低氣溫≤2℃為初霜日），由于遼源地區(qū)行政區(qū)域較小，全區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)初霜日期基本同步（平均情況一般不超過(guò)3 d），僅霜凍程度不同。以2020年初霜日為典型個(gè)例（圖1），東豐縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣溫普遍較遼源市區(qū)及東遼縣低，其中，最低氣溫在東豐縣南部及東部，這與地形特點(diǎn)有關(guān)，緯度高地區(qū)比緯度低地區(qū)初霜凍要早、霜凍狀況稍重;從西部、南部最低溫度與市（縣）區(qū)內(nèi)最低溫度分布可見(jiàn)，市（縣）區(qū)比四周鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣溫要高，霜凍狀況略輕;同緯度地區(qū)平坦地帶比山地偏晚，初霜程度稍輕。

遼源平均初霜日為9月23日，最早初霜日為9月8日（1972年和2009年），最晚在10月11日（1959年）;東豐平均初霜日為9月20日，最早初霜日為8月29日（2009年），最晚在10月8日（2006年）。由于氣候變暖，2000年中前期無(wú)霜期延長(zhǎng)，即初霜日推遲，終霜日提前。從20世紀(jì)70年代到2010年初霜日平均為9月22日，接近歷年平均日期，但2010—2020年平均初霜日比歷年推遲5 d，其中東豐縣推遲近8 d。2020年初霜日在2020年10月6日，接近歷史上最晚初霜日記錄。

2 霜凍成因

霜凍是由于北方冷空氣侵入引起的急劇降溫，隨后又因夜間輻射冷卻而造成[1]。2001年吉林省氣象專家汪秀清等研究發(fā)現(xiàn)，影響吉林省初霜的冷空氣源地有兩個(gè)[2]：一個(gè)在新地島，另一個(gè)在新西伯利亞群島;影響吉林省的冷空氣路徑有三條：一是西北路徑10次，源地新地島;二是北路徑8次（包括超極地冷空氣），源地新西伯利亞群島;三是西路徑2次（源地新地島）。其中，北路和西北路徑冷空氣勢(shì)力最強(qiáng)，90%初霜都是受這兩條路徑影響，西來(lái)路徑冷空氣勢(shì)力較弱，10%初霜為西來(lái)路徑冷空氣影響。

3 初霜環(huán)流形勢(shì)

遼源地區(qū)初霜產(chǎn)生在一定大尺度環(huán)流背景下，根據(jù)發(fā)生前后天氣條件得出初霜出現(xiàn)前24 h環(huán)流形勢(shì)為兩槽一脊型和一槽一脊型兩種。

3.1 兩槽一脊型

以2020年10月6日為典型個(gè)例，初霜出現(xiàn)前，500 hPa高空（圖2），烏拉爾山與鄂霍次克海附近分別存在兩個(gè)大槽區(qū)，冷空氣主體比較偏北，在65°N以北，位于極渦東南部。鋒區(qū)位于50°N～70°N，巴爾喀什湖與貝加爾湖之間為一較強(qiáng)高壓脊，冷空氣沿脊前偏北氣流下滑后東移進(jìn)入吉林省，影響遼源產(chǎn)生初霜，遼源高度在556 gpm附近。

3.2 一槽一脊型（強(qiáng)低渦型）

以2010年9月22日為例，初霜出現(xiàn)前24 h的500 hPa高空（圖3），長(zhǎng)波槽位于貝加爾湖以東到我國(guó)東北地區(qū)，在30°N～50°N有一支強(qiáng)鋒區(qū)，并有冷溫度中心和槽后偏北風(fēng)急流相配合。東北區(qū)高度場(chǎng)較前期明顯下降，遼源高度在556 gpm附近。

4 初霜預(yù)報(bào)方法（短期）

4.1 相似預(yù)報(bào)法

根據(jù)上面給出的初霜前24 h兩種環(huán)流特征類型，用歐洲500 hPa高空實(shí)況資料和這兩種模型找相似。每年9—10月，有符合初霜前期環(huán)流特征模型的任意一種類型時(shí)，就可做初霜預(yù)報(bào)。該方法屬于高空形勢(shì)相似預(yù)報(bào)方法，另外，還要配合溫度場(chǎng)和高度場(chǎng)要素條件，做好初霜預(yù)報(bào)。

4.2 指標(biāo)預(yù)報(bào)法

4.2.1 溫度條件分析及預(yù)報(bào) 做好初霜預(yù)報(bào)，首先要注意溫度條件變化，尤其注意冷空氣強(qiáng)弱。汪秀清等對(duì)1971—1990年20年吉林省初霜日700 hPa及850 hPa溫度場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出，初霜日700 hPa氣溫場(chǎng)20年平均達(dá)-7℃，即當(dāng)-7℃線壓到吉林省中部、850 hPa上氣溫達(dá)2℃時(shí)，吉林省就有一次霜出現(xiàn)，擬和率可達(dá)81%。另外初霜日前3～5 d至當(dāng)天，日本預(yù)報(bào)產(chǎn)品顯示850 hPa氣溫降幅達(dá)6℃以下出現(xiàn)初霜概率為89%，氣溫下降幅度8℃以下出現(xiàn)初霜概率為77.8%。因此，可以利用日本中期數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品850 hPa氣溫變化做初霜預(yù)報(bào)。遼源地區(qū)同樣可采用此方法，9—10月每天把未來(lái)3～5 d的850 hPa本站氣溫值讀出來(lái)，觀察演變規(guī)律，如出現(xiàn)降溫達(dá)6～8℃時(shí)，就可做初霜預(yù)報(bào)。

4.2.2 高度場(chǎng)的預(yù)報(bào) 在具備了溫度條件后，還要看環(huán)流條件的預(yù)報(bào)，即高度場(chǎng)的演變。據(jù)研究，在初霜的前3～5 d高空環(huán)流有一次明顯的調(diào)整，既東北區(qū)高度場(chǎng)有一次明顯的下降過(guò)程，說(shuō)明初霜是由較強(qiáng)的冷空氣影響造成的。初霜日和前3～5 d的高度值下降80～100 gpm，出現(xiàn)霜的概率>80%，因此，把高空500 hPa高度值的降幅作為初霜預(yù)報(bào)的另一個(gè)指標(biāo)。在9—10月，對(duì)歐洲EC預(yù)報(bào)的高度場(chǎng)進(jìn)行跟蹤分析，如實(shí)況場(chǎng)和未來(lái)3～5 d預(yù)報(bào)場(chǎng)高度值有下降80～100 gpm時(shí)，就可以做初霜預(yù)報(bào)。由于使用的是20∶00預(yù)報(bào)資料，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，最低值出現(xiàn)的第2天或第3天早晨便是初霜出現(xiàn)時(shí)間。

4.3 經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)法

和預(yù)報(bào)降水（一般及災(zāi)害性雨雪）一樣，要做好初霜預(yù)報(bào)，除對(duì)形勢(shì)場(chǎng)和溫度等要素場(chǎng)分析外，還必須注重實(shí)況場(chǎng)分析，要仔細(xì)分析本地區(qū)各測(cè)站實(shí)時(shí)氣象要素變化特征。同時(shí)注意上下游效應(yīng)，在此基礎(chǔ)上參考數(shù)值預(yù)報(bào)進(jìn)行分析預(yù)報(bào)。以多年預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)近10年預(yù)報(bào)霜日統(tǒng)計(jì)分析，得出以下6點(diǎn)預(yù)報(bào)指標(biāo)：（1）預(yù)報(bào)前1 d或當(dāng)天有降水，預(yù)報(bào)日的夜間天氣晴朗;（1）預(yù)報(bào)前1 d或當(dāng)天為偏西風(fēng)或偏北風(fēng)，且預(yù)報(bào)日風(fēng)速為靜風(fēng)或<5 m/s;（3）預(yù)報(bào)日14∶00 Td一般為負(fù)值，或比預(yù)報(bào)前1 d 14∶00 Td下降5℃或以上;（4）預(yù)報(bào)日14∶00的ΔT24一般為負(fù)變溫;（5）850 hPa 24 h溫度預(yù)報(bào)值在-4～8℃;（6）預(yù)報(bào)日T639 2 m溫度預(yù)報(bào)值≤3℃。當(dāng)確定環(huán)流特征符合初霜前期模型任意一種類型時(shí)，又符合上述條件的3～4條或以上，即可預(yù)報(bào)第2天有初霜。

5 小結(jié)

（1）初霜發(fā)生在亞洲中高緯呈兩槽一脊或一槽一脊環(huán)流背景形勢(shì)下，由新地島或新西伯利亞群島南下的強(qiáng)冷空氣所造成。

（2）遼源地區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)初霜出現(xiàn)時(shí)間基本同步，歷年平均一般不超過(guò)3 d。緯度高地區(qū)比緯度低地區(qū)初霜凍要早、霜凍狀況稍重;西部、南部等山地區(qū)域比市（縣）區(qū)或同緯度地區(qū)的測(cè)站平坦地帶比山地偏晚。

（3）初霜的預(yù)報(bào)可用高空形勢(shì)相似預(yù)報(bào)方法，但要配合溫度場(chǎng)和高度場(chǎng)的要素條件，進(jìn)行分析預(yù)報(bào);可借鑒省氣象專家研究的初霜的預(yù)報(bào)方法，用850 hPa本站氣溫預(yù)報(bào)值和500 hPa高度值演變規(guī)律，當(dāng)降溫幅度達(dá)6～8℃，高空500 hPa高度值下降80～100 gpm時(shí)，就可以做初霜的預(yù)報(bào);并得出可用預(yù)報(bào)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)6條。

（4）霜凍是一種較為常見(jiàn)的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，而初霜凍出現(xiàn)早使秋收作物因凍害大幅減產(chǎn)造成的危害更為嚴(yán)重。因此，在日常工作中應(yīng)該注意結(jié)合氣候、天氣形勢(shì)的變化趨勢(shì)，不斷訂正數(shù)值產(chǎn)品的預(yù)報(bào)，對(duì)出現(xiàn)的異常情況要認(rèn)真總結(jié)分析、查找原因、積累經(jīng)驗(yàn)，不斷提高初霜凍的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)水平和服務(wù)能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪秀清，吳憲軍，劉海峰，等.吉林省初霜的環(huán)流特征及中期預(yù)報(bào)[J].吉林氣象，2001（4）：8–15.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Distribution Characteristics and Forecast Method of First Frost in Liaoyuan Area

DU Ping-ping et al （Liaoyuan Meteorological Bureau， Liaoyuan， Jilin 136200）

Abstract This paper briefly summarizes the occurrence and distribution characteristics of the first frost in Liaoyuan area. It is concluded that the circulation situation 24 hours before the first frost in Liaoyuan area can be divided into two trough one ridge type and one trough one ridge type， which are caused by the strong cold air from the south of Xindi island or Novosibirsk islands. At the same time， three short-term forecast methods of initial frost are given.

Key words First frost; Cold air; Circulation situation; Forecast method

作者簡(jiǎn)介 杜平萍（1969–），女，吉林遼源，本科，工程師，從事氣象工作。

收稿日期 2020–06–15